論氪氙回收的安全生產

馮雷

(河北鋼鐵集團邯鋼公司氣體廠,河北邯鄲 056000)

論氪氙回收的安全生產

馮雷

(河北鋼鐵集團邯鋼公司氣體廠,河北邯鄲 056000)

氪和氙,空氣中含量分別為1.14ppm和0.086ppm的稀有氣體,由于提取工藝復雜,售價高昂,因而素有“黃金氣體”之稱。氪氣和氙氣因其透射率高、發光強度強等特點,在特種照明燈具、醫療、科研、軍事等多個領域中的應用正在逐步擴大。

氪氙回收 安全生產

隨著深冷技術的發展和進步,大型氣體分離設備在生產氧、氮的同時,也可以分離出濃縮液形態的粗氪-氙,經過進一步回收提純,實現了高純氪氣和高純氙氣的工業化生產。

氪、氙的回收提取過程屬于危險化學品生產項目。在工業化生產中,要對危險物質的有害因素進行辨識,對其有害程度的進行定性、定量分析,制定出切實有效的安全對策措施。形成《安全操作規程》等一系列的安全管理制度,以確保稀有氣體生產的順利進行。

1 氪、氙回收工藝流程

首先將來自空分設備中的一次液體氪-氙濃縮物收集到收集器中,通過增壓、蒸發、冷卻、加熱流程,然后送到裝有催化劑的焙燒爐中對其中碳氫化合物進行氧化反應,使之生成水蒸汽和二氧化碳。

濃縮物在換熱器冷卻器和換熱器中完成冷卻。在除濕器中分離水分。被冷卻濃縮物進入裝有吸附劑的純化器。在過濾器中清除吸附劑粉塵。

濃縮物進入二次濃縮流程后,開始在精餾塔的蒸發器冷卻到接近在換熱器中來自冷凝器之氮蒸汽的飽和溫度。在精餾塔中完成氪氙濃縮物分離,分為液氪氙混合物和氧氣。來自精餾塔蒸發器下部的液氪氙混合物在蒸發器和水換熱蒸發。

氣態氪氙混合物經過焙燒爐,冷卻器,吸附器和過濾器之后進入壓縮機,再經過冷卻器后進入充灌臺的氣瓶。從精餾塔蒸發器的液體引出以間斷或者周期形式進行。在下來的設備中燒盡氪-氙混合物中的殘余甲烷,清除氪-氙混合物中的水分和二氧化碳。純凈的氪-氙混合物在精餾塔中通過蒸發和冷凝的原理實現氪、氙分離。待液態氪和氙蒸發成氣態后分別用壓縮機在裝料臺灌入氣瓶。

2 生產過程危險、有害因素的辨識與分析

生產過程所涉及到的原料有：粗氪氙,氧氣、氮氣、氬氣,產品為氪氣和氙氣均為危險化學品。氪為無色無臭氣體,本身無毒,但是當人吸的混合氣體濃度達到50%氪和和20%氧氣時,會使吸入氣氧分壓下降而引起窒息,甚至陷入完全昏迷。氙也是無色無臭氣體,空氣中氙氣含量過高,人吸入混有70%氙氣的氧也會引起缺氧窒息,甚至引起輕度麻醉,約經3分鐘后即意識喪失。

按照系統安全分析方法,生產系統存在的其他危險、有害因素還有機械傷害、觸電、火災、爆炸、雷擊、車輛傷害、灼燙、低溫傷害、高處墜落、噪聲等。

3 危險、有害程度的定性、定量分析

(1)定性分析：氪氣、氙氣為窒息性危險化學品,危險程度較低。

(2)定量分析：氪和氙,分布于稀有氣體回收裝置和氣瓶中,危險特性均為第2.2類不燃氣體。操作條件：氪氣為0.067Mpa、165℃;氙氣為0.067Mpa、140℃。

4 安全生產對策措施

(1)防止火災、爆炸安全對策措施：1)總圖布置中,考慮風向因素,安全防護距離及消防通道等問題,以利消防和安全疏散。2)建筑設計按抗震烈度7度設防,車間火災危險為戊類。3)生產裝置設靜電接地系統。4)工藝采用DCS分散型控制系統,裝置內設控制室進行集中控制,對有火災爆炸危險存在場所安裝火災報警設施和聯鎖保護系統。5)物料儲罐均設安全閥、壓力表和溫度表。6)對氣瓶、容器、管道及安全附件定期檢測。7)應用合格的氣瓶進行充裝;充裝時嚴格執行操作規程。灌瓶間、實瓶間有防曬措施。氣瓶庫不設在高溫、易燃易爆物附近。氣瓶不與易燃易爆物同庫儲存。氣瓶保持附件完好。氣瓶應輕搬輕放。

(2)防窒息安全對策措施。生產裝置采用框架式廠房布置,使之通風良好,安全可靠。

回收設備的容器或管道因腐蝕會造成破裂而發生氣體泄漏,因此對設備及安全附件經常進行檢查和檢測。

(3)防雷防靜電安全對策措施。保證防雷設施完整,接地可靠,定期檢測接地電阻。防雷接地與工作接地、保護接地、防靜電接地共用接地裝置并對建筑物、電氣設備、工藝設備完成等電位聯結。電氣線路安裝電涌保護器,消除強電、弱電系統的高電壓危險。

(4)防機械傷害及墜落安全對策措施。操作工要配備適用的勞動保護用品;機械外露的傳動、轉動部件應加設有效的安全防護罩;定期維護、檢修機械設備。

(5)防觸電安全對策措施。定期檢查電氣線路,保證線路絕緣良好;設備采用接地或接零保護;嚴格執行安全操作和檢修規程;入戶總開關和插座回路的漏電保護器要定期檢驗,保護接地線要可靠連接,接地電阻值要符合規定值。

(6)防噪聲安全對策措施。選擇低噪聲設備,并采用減震膠墊減少噪聲。設置阻抗復合消聲器等隔音設施,配置隔聲門窗,敷設吸聲材料。操作人員佩戴防噪聲耳塞等。

(7)防低溫灼傷安全對策措施。選用質量良好的加壓泵、汽化器和管道閥門等設備和管件,經常檢查管道及閥門,防止破裂和泄漏造成的低溫傷害。

(8)生產系統單元對策措施：1)廠房內任一點到最近安全出口的距離應按建規設定。2)廠房內的疏散樓梯、走道、門的各自總凈寬度應根據疏散人數確定。3)更換氪、氙系統的設備零件應嚴格脫脂。4)生產場所應有通風換氣設施和明顯的安全警示標志。5)本項目應當制定相應的氣瓶安全管理制度和事故應急處理措施,并有專人負責氣瓶安全工作,定期對氣瓶運輸、儲存、銷售人員進行氣瓶安全技術教育。6)本項目應當購買具有制造許可證的企業制造的合格氣瓶。7)企業應按照氣瓶充裝許可規則辦理氣瓶充裝許可證后,方可從事氪、氙氣瓶充裝工作。

(9)儲存安全對策措施。儲存方式為氣瓶,貯存于陰涼、干燥的庫房中。貯運裝卸過程中應輕拿輕放,謹防包裝破損。

(10)事故應急安全對策措施：1)對于Ⅰ類負荷,如儀表電源等,設UPS不間斷電源裝置,以確保裝置安全停車;2)當停電、儀表空氣中斷或發生某些不正常操作因素時,自動聯鎖裝置起作用或啟動手啟動停車按鈕,使裝置安全停車。3)物料泄漏時,須戴防護用具進入泄漏現場,排除一切火情隱患。4)按照設計規范設置安全照明、安全通道和安全標志等,以便發生事故時操作人員能及時處理事故并安全疏散。5)生產裝置及建構筑物的布置充分利用自然采光。具有火災爆炸、中毒窒息危害的作業區,設計事故狀態時能延時工作的事故照明。